Проектирование блока буферной памяти

Рассчитаем основные характеристики разрабатываемого устройства.

Телевизионный растр, образованный линейной прогрессивной разверткой, при которой полный растр за один период кадровой развертки Тк, создается одновременный движением луча по горизонтали вдоль оси X и по вертикали, вдоль оси Y. Отклоняющие сигналы формируются генераторами строчной и кадровой разверток, входящими в состав устройс

тва управления приемником типа ТВ.

Каждая строка по горизонтали, в соответствии с заданием разбивается на N – элементов (точек), а каждый столбец по вертикали – на M элементов. В результате информацию получаем о NxM элементах поля изображения. Соответственно объем ББП должен составлять 256х512 ячеек.

Параметры устройства: Тк – время кадра, Тк = 20 мс. Так как появление изображения асинхронно, то время записи ограничено пределами одного кадра.

Длительность строки 50 мкс, время обратного хода луча 14 мкс. Вдоль строки расположено 512 элементов, т.е. время обработки одного элемента tобр.э:

Частота смены элементов:

Требуемый объем памяти на одно изображение: 128К x 3.

За время обработки одного элемента при вводе визуальной информации необходимо реализовать следующие основные функции: из полного телевизионного сигнала выделить и сформировать видеосигнал. Преобразовать амплитуду сигнала в цифровой код, записать цифровой код в блок буферной памяти.

Так как время обработки одного элемента 0,1 мкс, при использовании памяти статического типа нет необходимости использовать промежуточный регистровый накопитель, т.к время доступа к ячейке памяти значительно меньше.

Структурная схема устройства приведена на рисунке 1.

Опишем алгоритм функционирования устройства.

Сигнал, поступающий от устройства ввода изображения содержит в себе следующую информацию: синхроимпульсы (кадровый, строчный) и видеосигнал. Для их выделения из полного телевизионного сигнала используется блок селекции сигналов.

Выделенные синхроимпульсы подаются в блок управления вводом информации и используются в дальнейшем для тактирования работы устройства при вводе информации. Выделенный видеосигнал подается на аналого-цифровой преобразователь параллельного действия.

Блок АЦП оцифровывает выделенный видеосигнал. Полученное значение яркости записывается в блок буферной памяти.

По окончании ввода данных в ББП выполняется их передача в ЭВМ. Управление устройством при этом режиме работы осуществляется программным обеспечением ЭВМ (драйвером устройства)

Для представления изображения в виде “по сечениям” используется блок выделения сечений.

Блок управления формирует тактовые импульсы и управляющие последовательности. При вводе информации блок управления генерирует последовательность адресов, по которым необходимо осуществить запись в ББП.

Т.о. необходимо предусмотреть два режима работы устройства:

1. Режим ввода информации с ПТУ;

2. Режим передачи информации в ЭВМ.

В режиме ввода информации управление осуществляется блоком управления. В режиме передачи данных устройством будет управлять ЭВМ.

3 Разработка функциональной схемы

На основании полученной структурной схемы устройства разработаем его функциональную схему. Определим входные и выходные сигналы для блоков и опишем их назначение.

Блок селекторов должен выполнять функцию выделения из полного телевизионного сигнала кадрового, строчного и тактового синхроимпульса, а также видеосигнала.

На вход блока подается:

1. Полный видеосигнал от ПТУ - Video.

На выходе:

1.Кадровый синхроимпульс – КСИ ;

2.Строчный синхроимпульс – ССИ;

3. Видеосигнал – Video.

Блок АЦП выполняет оцифровку выделенного аналогового видеосигнала.

На вход блока подается:

1. Видеосигнал – Video.

На выходе:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0 2].

В качестве АЦП применим блок из трёх компараторов (рис2). Это просто и не дорого. На вход подаётся видео сигнал,а с выходов снимаются сигналы одного уровня, логической еденицы, именуемый «код Джонсона».

Блок буферной памяти предназначен для хранения информации об изображении. Для хранения изображения в ББП каждый элемент кодируется 1-м битом. Организация памяти – 128К x 3.

На вход блока подается:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0 2];

2.Адрес текущей ячейки – Adr[0 13];

3.Управляющий сигнал чтение/запись – W/R;

На выходе:

1.Оцифрованный видеосигнал – DVideo[0 2].

Блок управления предназначен для формирования управляющих сигналов.

На вход блока подается:

1.Кадровый синхроимпульс – КСИ ;

2.Строчный синхроимпульс – ССИ;

3.Сигнал запуска – Пуск;

4.Сигнал сброса – Reset;

5.Сигнал CS от ЭВМ.

6.Сигнал сброса – Reset;

На выходе:

1.Тактовый синхроимпульс – СИ;

2.Адрес для ББП – Adr[0 13];

3.Управляющий сигнал чтение/запись для ББП– W/R;

4.Управляющий сигнал CS для ББП.

5.Сигнал начала кадра НК

6.Сигнал начала строки НС

7.Сигнал конца строки КС

8.Сигнал окончания ввода изображения – Ready.

Функциональная схема устройства приведена на рис. 3.

МБУ – местныйблок управления управляет работой остальных блоков устройства. Рассмотрим структурные части, необходимые в МБУ. Для синхронизации и управления устройством используются сигналы КСИ и ССИ, входящие в ПТС. Для их выделения необходим селектор синхроимпульсов (СС), основа которого– аналоговая микросхема. Для запуска устройства необходим некий сигнал, вводим еще один модуль – модуль формирования сигнала начала рабочего кадра (НК). Также необходим модуль формирующий сигналы управления для АЦП и ББП.

По вертикали телевизионный кадр содержит 625 строк, из них 47 строки генерируются во время КГИ. В пределах кадра используем 512+47=559 строк. Неиспользуемые 625-559 =66 строк располагаем по периферии кадра сверху и снизу, для формирования наиболее устойчивой рабочей области.

За начало отсчета кадра примем момент совпадения выделенных из ПТС КСИ и ССИ. Учитывая неиспользуемые строки и строки, совпадающие с действием КГИ за начало рабочего кадра выберем начало 32 строки от момента совпадения КСИ и ССИ.

Для обеспечения работы устройства ввода визуальной информации в тактах телевизионной камеры необходимо синхронизировать начало импульсной последовательности частоты 10 МГц строчными синхроимпульсами. На время обратного хода строчной и кадровой разверток блокировать работу устройства ввода-вывода

Формирование сигнала НК происходит по схеме 1. КСИ устанавливает триггер в единицу, сигнал с прямого выхода триггера открывает с одной стороны вентиль. С другой стороны вентиля открывается ССИ, и сигналы подаются на вход делителя. С выхода делителя появится 32-ой ССИ, который используется как импульс НК. Этот сигнал опрокинет триггер в нулевое состояние, прерывая счет числа строк.

 Скачать реферат